Stacja pogodowa: 8 kroków (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Czy kiedykolwiek czułeś się nieswojo podczas small talku? Potrzebujesz fajnych rzeczy do omówienia (w porządku, chwal się)? Cóż, mamy coś dla Ciebie! Ten samouczek pozwoli Ci zbudować i korzystać z własnej stacji pogodowej. Teraz możesz śmiało wypełnić każdą niezręczną ciszę, aktualizując temperaturę, ciśnienie, wilgotność, wysokość i prędkość wiatru. Nigdy więcej nie będziesz uciekać się do mdłego „pogoda była ładna”, gdy ukończysz ten zgrabny projekt.

Nasza stacja pogodowa jest w pełni wyposażona w wodoodporną skrzynkę z różnymi czujnikami, które rejestrują różne pomiary naturalne i zapisują je wszystkie na tej samej karcie SD. Arduino Uno służy do łatwego kodowania stacji pogodowej, aby mogła pracować zdalnie. Ponadto do systemu można dodać lub zintegrować dowolną liczbę czujników, aby nadać mu szereg różnych funkcji. Zdecydowaliśmy się na użycie różnych czujników firmy Adafruit: zastosowaliśmy czujnik temperatury i wilgotności DHT22, czujnik ciśnienia barometrycznego i wysokości BMP280 oraz czujnik prędkości wiatru anemometr. Musieliśmy pobrać kilka bibliotek kodów, oprócz łączenia kilku różnych kodów, aby wszystkie nasze czujniki działały razem i rejestrowały dane na karcie SD. Linki do bibliotek są skomentowane w naszym kodzie.

Krok 1: Zbierz materiały

• Arduino Uno
• Płyta prototypowa
• Bateria 9V
• Anemometr Adafruit Czujnik prędkości wiatru
• Wodoodporna obudowa
• Czujnik ciśnienia barometrycznego i wysokości Adafruit BMP280
• Czujnik temperatury i wilgotności Adafruit DHT22
• Złożona tarcza rejestrowania danych Adafruit
• Gorący klej

Na tym etapie ważne jest, aby upewnić się, że Arduino działa i można go zaprogramować z komputera. Skończyło się na przylutowaniu wszystkich naszych komponentów do płytki prototypowej, ale płytkę stykową można również wykorzystać do podłączenia czujnika do Arduino. Nasza płyta prototypowa utrwaliła wszystkie nasze połączenia i ułatwiła przechowywanie komponentów bez obawy, że przemieszczą się one z miejsca.

Krok 2: Dodaj rejestrator danych

Ten krok jest łatwy. Wszystko, co musisz zrobić, aby wykonać ten krok, to założyć rejestrator danych na miejsce. Pasuje bezpośrednio na Arduino Uno.

Aby rejestrator danych faktycznie rejestrował dane, wymaga pewnego kodowania. Rejestrator zapisuje dane na karcie SD, która mieści się w osłonie i można ją wyjąć i podłączyć do komputera. Jedną z przydatnych funkcji kodu jest wykorzystanie znacznika czasu. Zegar rejestruje dzień, miesiąc i rok oprócz sekundy, minuty i godziny (o ile jest podłączony do akumulatora). Musieliśmy ustawić ten czas w kodzie, kiedy zaczynaliśmy, ale rejestrator danych utrzymuje czas tak długo, jak podłączona jest bateria na jego płytce. Oznacza to brak resetowania zegara!

Krok 3: Skonfiguruj czujnik temperatury i wilgotności

1. Podłącz pierwszy pin (czerwony) czujnika do pinu 5V na Arduino
2. Podłącz drugi pin (niebieski) do cyfrowego pinu w Arduino (wkładamy nasz w pin 6)
3. Podłącz czwarty pin (zielony) do masy Arduino

Czujnik firmy Adafruit, którego użyliśmy, potrzebuje tylko jednego cyfrowego pinu w Arduino do zbierania danych. Ten czujnik jest pojemnościowym czujnikiem wilgotności. Oznacza to, że mierzy wilgotność względną za pomocą dwóch metalowych elektrod oddzielonych porowatym materiałem dielektrycznym między nimi. Gdy woda dostaje się do porów, zmienia się pojemność. Część czujnika wykrywająca temperaturę jest prostym rezystorem: rezystancja zmienia się wraz ze zmianą temperatury (tzw. termistor). Chociaż zmiana jest nieliniowa, można ją przełożyć na odczyt temperatury, który jest rejestrowany przez naszą osłonę rejestratora danych.

Krok 4: Skonfiguruj czujnik ciśnienia i wysokości

1. Pin Vin (czerwony) zostaje podłączony do pinu 5V na Arduino
2. Drugi pin nie jest podłączony do niczego
3. Pin GND (czarny) jest podłączony do masy w Arduino
4. Pin SCK (żółty) biegnie do pinu SCL w Arduino
5. Piąty pin nie jest podłączony
6. Pin SDI (niebieski) jest podłączony do pinu SDA Arduino
7. Siódmy pin nie jest podłączony i nie jest przedstawiony na schemacie

Pin Vin reguluje napięcie do samego czujnika i obniża je z wejścia 5V do 3V. Pin SCK lub pin zegarowy SPI jest pinem wejściowym czujnika. Pin SDI to dane szeregowe w pinie i przenosi informacje z Arduino do czujnika. Na schemacie konfiguracji Arduino i płytki stykowej przedstawiony czujnik ciśnienia i wysokości nie był dokładnie tym modelem, którego używaliśmy. Jest o jeden pin mniej, jednak sposób, w jaki jest podłączony, jest dokładnie taki sam, jak okablowanie rzeczywistego czujnika. Sposób podłączenia pinów odzwierciedla piny na czujniku i powinien zapewnić odpowiedni model do ustawienia czujnika.

Krok 5: Skonfiguruj anemometr

1. Czerwona linia zasilająca z anemometru musi być podłączona do pinu Vin na Arduino
2. Czarna linia uziemienia powinna być podłączona do ziemi na Arduino
3. Niebieski przewód (w naszym obwodzie) został podłączony do pinu A2

Ważną rzeczą do rozważenia jest to, że anemometr wymaga 7-24V zasilania do działania. Pin 5V w Arduino po prostu go nie przetnie. Dlatego do Arduino należy podłączyć baterię 9V. To bezpośrednio łączy się z pinem Vin i umożliwia anemometrowi czerpanie z większego źródła zasilania. Anemometr mierzy prędkość wiatru, wytwarzając prąd elektryczny. Im szybciej się kręci, tym więcej energii, a co za tym idzie, więcej prądu, źródła anemometru. Arduino jest w stanie przełożyć odbierany sygnał elektryczny na prędkość wiatru. Program, który zakodowaliśmy, wykonuje również niezbędną konwersję, aby uzyskać prędkość wiatru w milach na godzinę.

Krok 6: Sprawdź obwód i przeprowadź kilka testów

Na zdjęciu powyżej nasz kompletny schemat obwodu. Czujnik temperatury to biały, czteropinowy czujnik na środku płytki. Czujnik ciśnienia jest reprezentowany przez czerwony czujnik po prawej stronie. Chociaż nie pasuje dokładnie do czujnika, którego użyliśmy, styki/połączenia będą pasować, jeśli ustawisz je od lewej do prawej (na czujniku, którego użyliśmy, jest jeszcze jeden styk niż na schemacie). Przewody anemometru pasowały do kolorów, które przypisaliśmy im na schemacie. Dodatkowo dodaliśmy baterię 9V do czarnego portu baterii w lewym dolnym rogu schematu Arduino.

Aby przetestować stację pogodową, spróbuj oddychać czujnikiem temperatury i wilgotności, zakręć anemometrem i zbierz dane na górze i na dole wysokiego budynku/wzgórza, aby sprawdzić, czy czujnik temperatury, anemometr i czujnik ciśnienia/wysokości zbierają dane. Spróbuj wyjąć kartę SD i podłączyć ją do urządzenia, aby upewnić się, że pomiary zostały prawidłowo zarejestrowane. Mam nadzieję, że wszystko działa sprawnie. Jeśli nie, sprawdź dokładnie wszystkie połączenia. Jako plan zapasowy spróbuj sprawdzić kod i sprawdzić, czy nie popełniono błędów.

Krok 7: Umieść wszystkie komponenty

Nadszedł czas, aby wyglądała jak prawdziwa stacja pogodowa. Użyliśmy wodoodpornego pudełka Outdoor Products, aby pomieścić nasz obwód i większość komponentów. Nasze pudełko miało już w boku otwór z penetratorem i gumową uszczelką. Umożliwiło to wyprowadzenie czujnika temperatury i przewodów anemometru na zewnątrz skrzynki przez otwór wywiercony w penetratorze i uszczelniony żywicą epoksydową. Aby rozwiązać problem umieszczenia czujnika ciśnienia wewnątrz pudełka, wywierciliśmy małe otwory na samym dnie pudełka i umieściliśmy pion na każdym rogu dna, aby utrzymać go nad poziomem gruntu.

Do uszczelnienia przewodów łączących anemometr i czujnik temperatury z płytką główną użyliśmy taśmy termokurczliwej do uszczelnienia wszelkich połączeń. Umieściliśmy czujnik temperatury pod pudełkiem i przymocowaliśmy go (po prostu nie chcieliśmy, aby barwiony plastik zatrzymywał ciepło i dawał nam fałszywe odczyty temperatury).

Nie jest to jedyna opcja mieszkaniowa, ale zdecydowanie jest to taka, która wykona zadanie dla fajnego projektu.

Krok 8: Ciesz się swoją osobistą małą stacją pogodową

Teraz fajna część! Zabierz ze sobą stację pogodową, ustaw ją za oknem lub rób cokolwiek chcesz. Chcesz wysłać go balonem meteorologicznym? Sprawdź nasz następny Instruktaż!